Залізну руду отримують звичним способом: відкритої або підземним видобутком і подальшим транспортуванням для початкової підготовки, де матеріал подрібнюється, промивається і переробляється.
Руду засипають в доменну піч і піддають струменевого обробці гарячим повітрям і теплом, який перетворює її в розплавлене залізо. Далі воно витягується з нижньої частини печі в форми, відомі як свині, де відбувається охолодження для отримання чавуну. Він перетворюється в коване залізо або переробляється в сталь декількома способами.
Що таке сталь?
Спочатку було залізо. Воно є одним з найбільш поширених металів в земній корі. Його можна зустріти майже всюди, в поєднанні з багатьма іншими елементами, у вигляді руди. У Європі початок роботи з залізом датується 1700 до н.е.
В даний час існує більше 3000 каталогізованих марок (хімічних складів), не рахуючи тих, які створені для задоволення індивідуальних потреб. Всі вони сприяють перетворенню стали в найбільш підходящий матеріал для вирішення завдань майбутнього.
Сировина для виплавки стали: первинне і вторинне
Виплавка даного металу з використанням багатьох компонентів - найпоширеніший спосіб видобутку. Шихтові матеріали можуть бути як первинно використовувані, так і вдруге. Основний склад шихти, як правило, становить 55% чавуну і 45% решти металобрухту. Феросплави, перероблений чавун і технічно чисті метали використовуються як основний елемент сплаву, до вторинних, як правило, відносять всі види чорного металу.
Залізна руда є найважливішим і основним сировиною у чорній металургії. Для виробництва тонни чавуну потрібно близько 1,5 тонни цього матеріалу. Для виробництва однієї тонни чавуну використовується близько 450 тонн коксу. Багато металургійні заводи застосовують навіть деревне вугілля.
Вода - важлива сировина для чорної металургії. Вона в основному використовується для загартування коксу, охолодження доменних печей, виробництва пара в дверях вугільної печі, роботи гідравлічного обладнання і видалення стічних вод. Для виробництва тонни сталі потрібно близько 4 тонн повітря. Флюс використовується в доменній печі для вилучення забруднень з плавильної руди. Вапняк і доломіт об'єднуються з екстрагувати домішками з утворенням шлаку.
Як дуттьові, так і сталеві печі, облицьовані вогнетривами. Вони використовуються для облицювальних печей, призначених для плавки залізної руди. Діоксид кремнію або пісок використовується для формування. Для виробництва сталі різних марок застосовують кольорові метали: алюміній, хром, кобальт, мідь, свинець, марганець, молібден, нікель, олово, вольфрам, цинк, ванадій і ін. Серед усіх цих феросплавів марганець широко використовується в виплавці сталі.
Залізні відходи, отримані з демонтованих конструкцій заводів, механізмів, старих транспортних засобів і т. Д. Переробляються і широко використовуються в цій галузі.
Чавун для стали
Виплавку сталі з використанням чавуну виробляють набагато частіше, ніж з іншими матеріалами. Чавун - це термін, який зазвичай відноситься до сірого залозу, проте він також ідентифікований з великою групою феросплавів. Вуглець складає приблизно від 2,1 до 4 мас.%, Тоді як кремній становить зазвичай від 1 до 3 мас.% В сплаві.
Виплавка чавуну і сталі проходить при температурі плавлення між 1150 і 1200 градусів, що приблизно на 300 градусів нижче, ніж температура плавлення чистого заліза. Чавун також демонструє гарну плинність, відмінну оброблюваність, стійкість до деформації, окислення і литві.
Залізна руда для стали
Процес виплавки сталі починається з переробки залізної руди. Породу, яка містить залізну руду, подрібнюють. Руду добувають з використанням магнітних роликів. Дрібнозерниста залізна руда переробляється в грубозернисті грудки для використання в доменній печі. Вугілля очищається від домішок в коксової печі, що дає майже чисту форму вуглецю. Потім суміш залізної руди і вугілля нагрівають для отримання розплавленого заліза або чавуну, з якого виробляється сталь.
В основній кисневої печі розплавлена залізна руда є основною сировиною і змішується з різними кількостями сталевого брухту і сплавів для виробництва різних марок сталі. У електродугової печі перероблений сталевий брухт розплавляється безпосередньо в нову сталь. Близько 12% стали виготовлено з переробленого матеріалу.
технологія виплавки
Плавлення - процес, за допомогою якого метал отримують або у вигляді елемента, або як просте з'єднання з його руди шляхом нагрівання вище температури плавлення зазвичай в присутності окислювачів, таких як повітря, або відновників, таких як кокс.
В технології виплавки сталі метал, який поєднується з киснем, наприклад оксидом заліза, нагрівається до високої температури, і оксид утворюється в поєднанні з вуглецем в паливі, які виходять як монооксид вуглецю або діоксид вуглецю.
Інші домішки, все разом звані жилами, видаляються додаванням потоку, з яким вони об'єднуються, утворюючи шлак.
В сучасних плавках сталі використовується відбивна піч. Концентрована руда і потік (зазвичай вапняк) завантажуються в верхню частину, а розплавлений штейн (з'єднання міді, заліза, сірки і шлаку) витягується знизу. Друга термообробка в конвертерної печі необхідна для видалення заліза з матової поверхні.
Киснево-конвекторний спосіб
Екзотермічне тепло генерується реакціями окислення під час продувки.
Основний процес виплавки сталі з використанням власних запасів:
- Розплавлений чавун (іноді званий гарячим металом) з доменної печі виливається у великій вогнетривкий футерований контейнер, званий ковшем.
- Метал в ковші направляється безпосередньо для основного виробництва сталі або стадії попередньої обробки.
- Високочистий кисень під тиском 700-1000 кілопаскалей вводиться з надзвуковою швидкістю на поверхню ванни заліза через охлаждаемую водою фурму, яка підвішена в посудині і утримується за кілька футів над ванною.
Рішення про попередній обробці залежить від якості гарячого металу і необхідного кінцевого якості стали. Найперші конвертери зі знімним дном, які можуть бути від'єднані і відремонтовані, все ще використовуються. Були змінені списи, використовувані для дуття. Для запобігання заклинювання фурми під час продувки застосовувалися щілинні манжети з довгим звужується мідним наконечником. Кінчики наконечника після згоряння спалюють CO, що утворюється при видування в CO2. і забезпечують додаткове тепло. Для відводу шлаку використовуються дротики, вогнетривкі кульки і шлакові детектори.
Киснево-конвекторний спосіб: переваги і недоліки
Не потребує витрат на обладнання з очищення від газу, так як пилоутворення, т. Е. Випаровування заліза, знижено в 3 рази. За рахунок зниження виходу заліза спостерігається зростання виходу рідкої сталі в 1,5 - 2,5%. Перевагою стало і те, що інтенсивність продувки в такому способі збільшується, що дає можливість підвищити продуктивність конвертера на 18%. Якість стали вище, тому що температура в зоні продувки знижена, що призводить до зменшення утворення азоту.
Природний газ або розпорошені важкі масла використовуються в якості палива; повітря і паливо нагріваються до згоряння. Піч завантажується рідким доменним чавуном і сталевим ломом разом із залізною рудою, вапняком, доломітом і флюсами.
Переваги та недоліки даного способу
До переваг відносять простоту використання і легкість в отриманні легованої сталі з домішкою різних добавок, які надають матеріалу різні спеціалізовані властивості. Необхідні добавки і сплави додають безпосередньо перед закінченням виплавки.
До недоліків можна віднести знижену економічність, в порівнянні з киснево-конверторним способом. Також якість стали більш низьке, в порівнянні з іншими методами виплавки металу.
електросталеплавильний спосіб
Сучасний спосіб виплавки сталі з використанням власних запасів являє собою піч, яка нагріває заряджений матеріал за допомогою електричної дуги. Промислові дугові печі мають розміри від невеликих одиниць вантажопідйомністю близько однієї тонни (використовуються в ливарних цехах для виробництва чавунних виробів) до 400 тонн одиниць, що застосовуються для вторинної металургії.
Дугові печі, використовувані в дослідницьких лабораторіях, можуть мати ємність всього кілька десятків грамів. Промислові температури електричної дугового печі можуть становити до 1800 ° C (3,272 ° F), в той час як лабораторні установки можуть перевищувати 3000 ° C (5432 ° F).
Дугові печі відрізняються від індукційних тим, що зарядний матеріал безпосередньо піддається впливу електричної дуги, а струм у висновках проходить через заряджений матеріал. Електрична дугова піч використовується для виробництва сталі, складається з вогнетривкої футеровки, зазвичай водоохлаждаемой, великих розмірів, покрита розсувним дахом.
Піч в основному розділена на три секції:
- Оболонка, що складається з бічних стінок і нижній сталевий чаші.
- Осередок складається з огнеупора, який витягує нижню чашу.
- Дах з вогнетривкої футеровкою або водяним охолодженням може бути виконана у вигляді секції кулі або у вигляді усіченого конуса (конічна секція).
Переваги і недоліки способу
Даний спосіб займає лідируючі позиції в області виробництва сталі. Метод виплавки стали застосовується для створення високоякісного металу, який або зовсім позбавлений, або містить незначну кількість небажаних домішок, таких як сірка, фосфор і кисень.
Головним плюсом методу є використання електроенергії для нагрівання, завдяки чому можна легко контролювати температуру плавлення і досягти неймовірної швидкості нагрівання металу. Автоматизована робота стане приємним доповненням до прекрасної можливості якісної переробки різного металевого брухту.
До недоліків можна віднести велике енергоспоживання.
